可溶性近红外吸收锰酞菁衍生物的合成及其性质研究

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酞菁及其金属配合物因其特殊的骨架结构特征,可通过改变中心金属离子、轴向配体和引入功能性取代基等方法进行分子设计与组装,得到具有特殊物理、化学性质的功能材料,广泛应用于光化学、非线性光学、电子学以及生物学等领域,是一种优良的有机功能材料。本文合成了可溶性近红外吸收锰酞菁衍生物,并研究了它们的性质。 采用苯酐-尿素溶剂法合成了2,9,16,23-四硝基锰酞菁(TNMnPc),用硫化钠还原TNMnPc得到了2,9,16,23-四胺基锰酞菁(TAMnPc),采用红外光谱、质谱、元素分析、能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及电化学分析等方法对TAMnPc进行了测试和表征。紫外-可见吸收光谱表明,TAMnPc在近红外光区有强吸收带(Q带),吸收峰位于803 nm,是一种近红外吸收材料。 合成了可溶性的锰酞菁环氧衍生物(MnPcED),采用红外光谱和紫外-可见吸收光谱对其结构进行了表征,并测试了该衍生物在各种溶剂中的荧光光谱和荧光量子效率。MnPcED能溶于二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、甲苯、氯仿、乙醇及水等溶剂中,并具有很好的光致发光特性。荧光量子效率测试结果表明,MnPcED在DMF和DMSO中的荧光量子效率分别达到了0.39和0.35。 分别以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和MnPcED为载体,制备了锰酞菁PVB薄膜和MnPcED薄膜,并测试了薄膜的紫外-可见吸收光谱和光电导性能。紫外-可见吸收光谱表明,锰酞菁PVB薄膜的Q带吸收峰位于825 nm,MnPcED薄膜的Q带吸收峰位于815 nm,二者均在近红外光区有强吸收带。光电导测试结果表明,锰酞菁PVB薄膜和MnPcED薄膜有明显的光电导效应。 首次通过TAMnPc和双酚A环氧树脂合成了锰酞菁双酚A环氧衍生物(MnPcEDBA),采用旋涂法制备了MnPcEDBA薄膜。SEM测试表明,MnPcEDBA具有较好的成膜性,薄膜表面比较平整,厚度大约为12 μm;紫外-可见吸收光谱表明,薄膜在近红外光区有强吸收带,Q带吸收峰位于802 nm;光电导测试结果表明,MnPcEDBA薄膜有优异的光电导特性。
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